中学理科教育中项目式学习的内涵与特征

摘要： 立足当前中学理科教育中项目式学习的实践现状，通过辨析“项目”的含义，与情境、活动、问题等进行区分，明确项目式学习的内涵；阐明了项目式学习的关键特征，包括学习开端有待解决的真实问题，学习结果必须制得产品，学习活动必须应用技术。最后针对教学实践中的问题，给出具体的教学建议。

关键词： 项目式学习； 中学理科教育； 教学方法

文章编号： 1005-6629（2023）02-0003-05    中图分类号： G633.8    文献标识码： B

当前在我国中学理科教育教学中，项目式学习受到广泛关注。项目式学习起源于16世纪意大利建筑艺术学校开展的项目工作［1］。1918年，克伯屈（Kilpatrick）首次提出项目式教学方法，明确该教学方法基于杜威“做中学”的理念，是为满足学生当前或今后生活的需要而开展的一种有目的的教学［2］。2011年美国发布《新一代科学教育框架》，将工程实践的思想纳入课程改革［3］，以整合科学、技术、工程和数学等多学科知识的STEM课程成为教育领域研究与实践的热点。作为STEM课程重要学习方式的项目式学习倡导解决生活中的真实问题，这类问题多是复杂的、开放性的，需要融合多学科的知识，能够促进学生核心素养的发展［4］。

然而，教学实践中实施项目式学习却遇到了一些困难。对广大教师来说，首要的问题是对“项目”没有清晰的认识，甚至存在误解，常常将问题情境、探究活动、学习任务等当作项目，于是将原有情境教学、探究教学等贴上项目式学习或项目式教学的标签。“项目”是什么？项目式学习有哪些关键的特征？它与情境教学、探究教学有什么区别？从理论上对项目式学习的内涵与特征进行辨析，将有利于在实践中更好地开展项目式教学。需要说明的是，项目式学习还有其他的一些名称，如项目式教学、基于项目的学习（PBL或PjBL）［5］、基于项目的科学教学［6］等。以下主要采用项目式学习这一表述方式，侧重于“学”的角度描述，但当描述教师教学时也会用到项目式教学，二者没有本质区别，只是论述的视角不同。

1  项目式学习中“项目”的内涵辨析

项目式学习有很多定义。例如，项目学习指的是一套能使教师指导学生对真实世界主题进行深入研究的课程活动，具体表现为构想、验证、完善、制造出某些东西［7］；项目式学习是以建构主义理论为指导，以小组合作方式进行规划和解决项目任务的学习方式［8］；“基于项目”的科学教学是指教师通过驱动性问题组织、引导、展开教学活动，学生在这些活动中相互合作、运用新的学习技术去参与探究以解答问题，开发和呈现表征问题解决的成果［9］。虽然研究者普遍承认项目是项目式学习的核心，但很少有研究者在定义中对“项目”给出明确的界定。

要深入把握项目式学习的内涵，对“项目”的理解是关键。有研究者曾对项目进行过界定，认为项目是一种能引起学生兴趣、值得努力去对真实世界作深入调查研究的活动［10］。这个描述同样适用于科学探究等其他活动，从项目式学习的起源去认识项目的内涵，可以更好地帮助教师清楚地判断一项活动是否为项目。实际上，克伯屈在提出项目式教学方法时，给出了项目的三个标准，分别为：（1）带有生活目的；（2）学生全身心地投入；（3）需要应用知识［11］。根据这三个标准，通过辨析项目与情境、活动与问题的区别，从而明确项目式学习的内涵。

1.1  项目是带有生活目的的情境

从情境的内涵及本质来看，情境是知识产生的背景和发展脉络［12］。教师创设情境的目的是帮助学生理解将要学习的科学知识，可以是教师改造的经验、加工的史实、真实的事件等。因此，情境的来源比较广泛，可以是学生的日常生活、科学发展史、社会的热点话题、科技前沿等。

然而，教师在课堂上创设的很多情境对学生来说并不带有生活目的。生活目的是满足学生的生活需要，需要产生于学生对当前生活环境感受到的一种缺乏感和不满足。只有让学生感受到情境中发生的情况曾经（或将会）出现在学生生活中，并且已经（或可能）对他们的生活造成干扰，他们才会感受到完成项目与自己的生活密切相关。

项目是带有生活目的的情境。项目有时被误解为真实的生产、生活情境。例如，合成氨的工业生产被当作一个项目。合成氨工业虽然是真实的生产情境，但是能否当作项目，还需要判断该项目对学生是否具有生活目的。对企业工作人员来说，提高氨合成的效率，直接带来工业利益，随之提高自己的生活质量，具有生活目的，是一个项目；然而，对学生来说，合成氨发生在学生生活中的可能性很小，无法直接对学生的生活产生影响。换句话说学生可能不太关心合成氨之后会对自己的生活产生多大的改进。从这个角度看，学生利用已有知识模拟解决生产情境中的问题，而不带有生活目的，则不能当作项目。

1.2  项目是需要全身心投入的活动

根据活动理论的观点，活动是为完成特定目标必须执行的一系列行动［13］。活动是以完成目标为导向的，可以是学生在开展探究过程中进行的一些计划、预测、想象等心理活动；可以是学生动手做实验、查阅资料、拼插模型、绘制概念图等行为活动。

然而，当前课堂上学生进行的一些活动，多是为了完成教师提出的探究任务而执行的一系列操作，学生在活动过程中常常表现为被动的、机械化的行为。例如，按照既定的操作步骤开展实验，动手模仿制作一个物品，这类的探究活动不是项目。需要说明的是，实践探究中学生也会有全身心投入的过程，但更多是由兴趣激发的，与项目强调个人生活需求驱动的全身心投入是不同的。

项目是学生全身心投入的活动。例如，制作果酒这项活动，一种情况是学生为了完成教师布置的任务，按照给定制作步骤进行操作，这种情况只能当作活动。项目式学习的情况是学生有制作果酒的生活需要，比如家里剩余许多水果，一时吃不完，想利用这些水果制作果酒。在生活需要的驱动下，学生会主动查阅资料了解果酒发酵的过程、条件、发酵技巧、注意事项、保存装置等。在整个过程中，学生密切观察和记录果酒发酵的一系列变化，时刻关注着每一个阶段的情况。项目式学习中的活动是学生基于生活目的而开展的，不仅仅是感兴趣，还有专注和钻研的态度，是全身心地投入和心甘情愿地付出。

1.3  项目是应用综合知识解决的问题

问题是思维的源泉和动力。有的教师混淆了项目与开放性问题。项目是学生在日常生活中已经面临或即将面临的真实问题，它具有复杂性、开放性等特点。从学习心理的角度来看，著名教育心理学家梅耶（R.E. Mayer）认为问题的产生是学生想让某种情况从一种状态转变为另一种不同的状态，但是不知道如何扫除两种状态之间的障碍［14］。与其称作问题，不如称为学生在日常生活中遇到的难题、困扰、麻烦，更容易让人理解和区分项目中的问题与课堂教学中教师提出的问题。项目中的问题是学生生活中面临的一种不满足的状态，他们的生活需求则是转变为一种更加美好的状态，但是如何达到实现美好生活的目的，学生并不清楚。

解决项目的问题需要应用综合知识，包括：了解问题产生的原因及背后的科学原理，应用技术手段，进行数学演算，实施工程实践制造一个目标产品。解决项目的问题主要依靠的是工程技术，关键是设计和建造（物化），设计过程中需要技术思维，建造过程中需要技术手段。最后还要评价产品是否解决了问题，满足生活需要，如果不能还需要持续改进和优化产品。

2  项目式学习的关键特征

关于项目式学习的研究持续了近一个世纪。2016年，哈斯尼（Hasni）等人对项目式学习的研究进行了综述，总结概括了研究者普遍认同有关项目式学习的五个特征［15］，分别是：（1）必须有待解决的真实生活问题；（2）学生参与调查和设计的实践活动；（3）结果必须制得产品；（4）学生之间有合作；（5）活动过程中使用技术。这些特征为教师开展项目式教学提供了比较明确的参考。在这五个特征中，项目式学习必须具备三个关键特征。

2.1  项目式学习必须有待解决的真实问题

项目式学习的开端必须有需要解决的真实问题。这类问题是学生在日常生活中曾经或者即将遇到的真实问题，与学生的生活密切相关；问题是开放的、复杂的，需要学生付出高水平的智力活动才能解决；问题最终得以解决的成果不限定。项目式学习的问题与课堂上教师提出的探究问题是不同的。一个具有探究价值的问题可以来源于日常生活，也可以来源于学科发展，它回答“是什么”“如何”以及“为什么”这类的问题，关注的是问题背后的科学原理。而项目式学习回答的是“如何”解决问题，关注的是如何处理生活中的问题，有没有得到有效的解决，是否改善了学生的生活质量。

问题的真实性体现在与学生的生活需求紧密相关。如前所述，需求是学生对生活状态的一种不满足，通过项目式学习来改进。例如，学习乙酸乙酯制备时，有的教师会布置任务，要求学生制备肥皂，提出问题“如何制备肥皂”，这个问题指向的活动是学生动手制备肥皂。如果学生只是照方抓药似地仿制一个日常生活中已经存在的物品，就不是项目式学习。由于学生在日常生活可以买到各式各样的肥皂，这些都要比自己在实验室制作的更好用、更好看。换句话说，学生仿制的肥皂并没有给学生带来生活的便利，没有改进生活条件，甚至在生活中无法使用，没有体现需要解决的真实生活问题。

同样是制备肥皂，一项关于洗涤的项目式学习案例可以借鉴［16］。该项目式学习提出一个问题：辛辛那提居民在俄亥俄河里洗衣、洗澡，他们的肥皂经常会滑进水里，普通肥皂一旦掉进河里就很难找到。虽然这个情境发生的地点、事件会让学生感觉到与自己的日常生活很遥远，但是情境中蕴含的真实问题是学生感到熟悉的、曾经或者今后可能会遇到的。即便每个人的生活经历不同、情况各异，但是面临的问题可能会相似。这个情境中对学生来说真实的问题是：光滑的肥皂掉到水深之处，很难捞出。例如，用浴桶洗澡时肥皂掉到桶底，光滑的肥皂打捞起来很费劲。再如，肥皂掉入马桶底部很难打捞，造成堵塞等。这个项目包含了需要解决的真实问题，不只是让学生动手制备肥皂，而是根据日常生活出现的问题研制一种新的产品，或者也可以看作是改进产品。学生通过“制作一种漂浮的肥皂”项目式学习，最终的结果可以改善自己的生活，感受到科学知识在生活中的实用价值。

2.2  项目式学习必须有目标产品

项目式学习的结果一定要有一个目标产品。这个产品必须是真实的、可见的物品，而不是学生思维的产物、个人理解层面的东西或者交流收获的结果。这个产物是有形的物品、能够直接解决自己面临的生活问题的。项目式学习制备的产品不是唯一固定的，以是否解决了生活问题为标准衡量产品的质量，根据生活需要不断改进和优化产品。

目标产品是学生通过自己动手制作出来的，是个人实践的产物。在当前开展的一些项目式学习中，教师有意识地引导学生制备一些产品。例如，自制洗手液［17］、制作镀铜纽扣［18］等。这些产品都是真实的、可见的，符合项目式学习的这一特征。也有一些教师对产品产生误解，将学生绘制的思维导图、课堂知识总结或者宣传海报看作是项目式学习的产品，由于这些成果体现的是学生个人理解层面的东西，不符合项目式学习的这一关键特征。还有的教师将实验得到的产物当作产品，虽然这些产品是真实、可见的，但是并不具备满足生活需要的目的，也不符合项目式学习的这一关键特征。

一项关于电解池项目式学习的案例可以借鉴［19］。该项目式学习提出问题：“纽扣是牛仔服饰的审美元素。如何通过电解制备好看的铜纽扣呢？”学生最后制备了不同色泽的铜纽扣就是目标产品，它们不是唯一固定的。在该案例中，教师继续引导学生从审美的角度对比目标产品（铜纽扣）的质量。学生讨论之后，总结提出用色彩亮丽、铜膜均匀、致密等各项标准评价产品的质量。这些活动体现了项目式学习对目标产品质量的关注。

2.3  项目式学习活动中要应用技术

项目式学习的活动过程要应用技术，这一关键特征在当前开展的项目式教学实践中经常被忽略。项目式学习具有工程设计的思想，工程设计是人类改造世界的活动，核心是技术，出发点是人类需求，而不是客观世界本身，它考虑的是如何应用客观事物的各种属性从而满足需求或要求的功能［20］。工程设计与科学探究不同，科学探究是人类认识世界的活动，通过科学思维和方法形成对自然、人类社会及其发展规律的理论；而工程设计是将想法做成产品，从而满足人的需求，这个过程离不开技术。为了区分项目式学习与探究式学习，表1从问题、过程和结果三个方面对比了两者的异同。